La première image d’un noyau atomique ⚛️ contenant des quarks et des gluons

Les noyaux atomiques, composés de protons et de neutrons, cachent en leur cœur des quarks et des gluons. Ces dernières, encore difficiles à étudier, ont longtemps échappé aux scientifiques.

Au milieu du XXe siècle, les physiciens ont découvert que les protons et les neutrons étaient les principaux composants des noyaux atomiques. Mais une nouvelle révélation a tout changé : ces particules sont constituées de quarks.

Dans les années 1960, les chercheurs ont compris que les quarks interagissaient grâce aux gluons. Ce modèle, révolutionnaire à l’époque, restait néanmoins incomplet pour expliquer certains phénomènes de basse énergie. Les scientifiques se sont retrouvés dans une impasse : comment unifier le comportement des protons et des neutrons de basse énergie et celui des quarks et des gluons de haute énergie ? L’énigme persistait jusqu’à récemment. Des physiciens, notamment ceux de l’Institut de physique nucléaire de Cracovie, ont développé un modèle combinant données des collisions à haute et basse énergie. Ce modèle explore enfin cela frontière.

Grâce aux expériences menées au LHC du CERN, ils ont analysé des noyaux atomiques à haute énergie, révélant la distribution interne des quarks et des gluons. Cette avancée permet une compréhension plus détaillée des interactions nucléaires. La recherche s’est concentrée sur dix-huit noyaux atomiques, allant de carbone à l’or. Les résultats ont confirmé que la plupart des paires de nucléons sont constituées d’un proton et d’un neutronsurtout dans les noyaux lourds.

Les perspectives offertes par ces découvertes pourraient révolutionner la physique nucléaire et ouvrir la voie à de nouvelles expériences pour percer les secrets de matière.

Qu’est-ce qu’un quark ?

Un quark est un particule élémentaire qui constitue les protons et les neutrons au sein du noyau atomique. Il en existe six types (appelés « saveurs ») : haut, bas, charme, étrange, haut et bas. Les quarks interagissent fortement entre eux grâce aux gluons, particules qui transmettent force nucléaire forte, l’une des forces fondamentales de la physique.

Les quarks sont maintenus ensemble par des gluons, qui agissent comme des « colles » invisibles. Ces gluons exercent la force nucléaire forte, la plus puissante des forces fondamentales, et aident à maintenir les quarks à l’intérieur des protons et des neutrons. C’est ça interaction qui assure la stabilité des noyaux atomiques.

Le modèle quark-gluon est une description théorique qui explique la structure interne des protons et des neutrons. Aux hautes énergies, cette approche permet d’étudier la manière dont les quarks et les gluons sont distribués à l’intérieur des particules subatomiques, et comment ils se comportent lors de collisions énergétiques, comme celles réalisées dans les accélérateurs de particules.